原發(fā)性醛固酮增多癥的分子機(jī)制研究進(jìn)展

王 瑛 奉淑君 王仲華 匡澤民

1.南華大學(xué)附屬郴州市第一人民醫(yī)院心內(nèi)科，湖南郴州 423000；2.首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院高血壓科，北京 100029

原發(fā)性醛固酮增多癥（primary aldosteronism，PA）是以高血壓、伴或不伴低鉀血癥為主要臨床表現(xiàn)的一種內(nèi)分泌性高血壓。目前認(rèn)為PA在初診高血壓中所占比例為4.3%，在頑固性高血壓中發(fā)生率高達(dá)20%，是最常見的繼發(fā)性高血壓[1-2]。近年來(lái)隨著對(duì)散發(fā)型和家族性PA病例的研究，關(guān)于不同基因如何導(dǎo)致疾病發(fā)生的分子遺傳學(xué)機(jī)制已取得重大進(jìn)展。通過(guò)測(cè)序技術(shù)鑒定的致病基因有KCNJ5，ATP1A1，ATP2B3，CTNNB1，CACNA1D，CACNA1H和ARMC5。到目前為止，這些已確定的基因突變大約占PA患者的60%[3]。在這里，我們主要從原發(fā)性醛固酮增多癥的發(fā)病機(jī)制及分子機(jī)制兩個(gè)方面進(jìn)行綜述。

1 原發(fā)性醛固酮增多癥的臨床表型和發(fā)病機(jī)制

原發(fā)性醛固酮增多癥最常見的兩種病理類型 是 醛 固 酮 瘤（aldosterone-producing adenoma，APA）和特發(fā)性醛固酮增多癥（idiopathic hyperaldosteronism，IHA），均可表現(xiàn)為醛固酮合成和分泌增多、高血壓、伴或不伴低鉀血癥。APA也稱為Conn腺瘤，多在40～50歲發(fā)病，常見于單側(cè)腺瘤，大多數(shù)腺瘤直徑在1～3cm范圍[4-5]。目前對(duì)于單側(cè)APA多采取手術(shù)治療，術(shù)后患者血壓多正常或得到明顯改善。IAH占PA患者60%～70%[6]，其診斷依賴于腎上腺靜脈取樣顯示兩側(cè)腎上腺均存在高醛固酮分泌[7]。目前推薦IAH使用鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑如螺內(nèi)酯治療[8]。

醛固酮是一種鹽皮質(zhì)激素，在生理?xiàng)l件下由腎上腺皮質(zhì)球狀帶產(chǎn)生并由腎素-血管緊張素系統(tǒng)調(diào)節(jié)。腎素將血管緊張素原（ACE）轉(zhuǎn)化為血管緊張素Ⅰ，隨后被血管緊張素原轉(zhuǎn)化酶分解成血管緊張素Ⅱ（見圖1）。血管緊張素Ⅱ與腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞表面的血管緊張素受體結(jié)合，引發(fā)醛固酮合成。血容量和血鉀水平是醛固酮合成的兩個(gè)重要生理刺激（圖1）。血容量減少是可激活腎素-血管緊張素系統(tǒng)；高鉀和低鉀血癥均可引起細(xì)胞膜去極化并產(chǎn)生動(dòng)作電位以打開電壓門控Ca2+通道[9]。細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加為醛固酮合成提供正常信號(hào)。

醛固酮的合成和分泌還受腎上腺抗利尿激素調(diào)節(jié)，其主要功能是促進(jìn)調(diào)節(jié)腎臟集合管對(duì)水的重吸收而進(jìn)一步升高血壓[10]。醛固酮還可結(jié)合腎小管不同節(jié)段中的鹽皮質(zhì)激素受體。激活上皮Na+通道（ENaC）、Na+-K+-ATP酶和NaCl共轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)，鈉離子和氯離子重吸收增加。因此，醛固酮主要通過(guò)作用于腎單位遠(yuǎn)端小管和集合管，從而在血壓調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用。當(dāng)上述受體和信號(hào)傳導(dǎo)發(fā)生障礙，引起Ca2+通道開放，Ca2+內(nèi)流增加導(dǎo)致醛固酮合成和分泌增加，最終引起血清醛固酮水平增加。

圖1 正常生理?xiàng)l件下腎素-血管緊張素系統(tǒng)和醛固酮合成

2 散發(fā)性原發(fā)性醛固酮增多癥的分子機(jī)制研究

2.1 KCNJ5基因

有學(xué)者等通對(duì)散發(fā)性PA患者進(jìn)行全外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)了KCNJ5種系和體細(xì)胞突變[11]。在Ki r 3.4通道上確定了兩個(gè)熱點(diǎn)體細(xì)胞突變：p.G151R和p.L168R。p.G151R和p.L168R突變分別位于選擇性過(guò)濾器高度保守的甘氨酸-酪氨酸-甘氨酸基序和KCNJ5第二跨膜結(jié)構(gòu)域。基因突變使通道喪失了對(duì)K+的選擇性，導(dǎo)致Na+內(nèi)流增加，細(xì)胞膜去極化，引發(fā)電壓門控Ca2+通道的開放，引起Ca2+內(nèi)流，導(dǎo)致醛固酮合成增加。有學(xué)者對(duì)來(lái)自歐洲腎上腺腫瘤研究數(shù)據(jù)庫(kù)的474名PA患者的熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)其存在180個(gè)KCNJ5突變（38%），其中p.G151R（62.7%）和p.L168R（36.1%）發(fā)生率最高[12]。KCNJ5突變存在于約30% ～ 65%的PA患者中，在亞洲人群和女性（70%）中突變率更高（見表1）。在KCNJ5突變中，約90% ～ 99%病例中存在G151R和L168R突變而其他突變較為罕見[13]。

表1 散發(fā)型PA患者的臨床特征和分子機(jī)制

2.2 ATP酶

2.2.1 ATP1A1基因 Beuschlein等[14]通過(guò)對(duì)328名PA患者進(jìn)行全外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)約有6.8%攜帶p.L104R、p.V332G和p.F100_L104突變。該突變引起ATP酶活性嚴(yán)重受損，導(dǎo)致Na+和K+結(jié)合降低體；體外研究表明該突變使細(xì)胞膜去極化的水平升高，引起電壓門控鈣離子通道開放，鈣離子內(nèi)流增加，引發(fā)醛固酮合成增多。隨后Williams等[15]發(fā)現(xiàn)了一種新突變p.G99R，該突變與嚴(yán)重的低鉀血癥有關(guān)。之后Stindl等在H295R細(xì)胞中轉(zhuǎn)染突變體G99R，L104R和V332G，并觀察其對(duì)醛固酮合成的影響，結(jié)果顯示L104R表現(xiàn)出細(xì)胞膜去極化水平最高、L104R和V332G突變體導(dǎo)致H+內(nèi)流和腎上腺細(xì)胞酸化[14，16]。綜上所述，攜帶ATP1A1基因突變的患者以p.L104R和p.V332G突變?yōu)橹鳎s5%～8%的PA患者攜帶p.F100_L104和p.F959_E961位點(diǎn)突變，且多見于男性患者。

2.2.2 ATP2B3基因 ATP2B3基因的缺失突變與ATP1A1一起報(bào)道是位于TM4中的p.L425_V426del和 p.V426_V427del氨基酸 L425，V426和V427在462與谷氨酸相互作用且對(duì)于鈣結(jié)合至關(guān)重要[14]。突變可導(dǎo)致兩個(gè)Ca2+結(jié)合區(qū)域失活，細(xì)胞功能研究表明突變導(dǎo)致去極化水平提高，腫瘤細(xì)胞失去選擇優(yōu)勢(shì)。迄今為止，所有確定的突變均位于氨基酸L424和V429之間。在APA中ATP2B3突變頻率較低（約1% ～ 1.5%），且與APA嚴(yán)重臨床表型相關(guān)（表1）。

2.3 鈣通道

2.3.1 CACNA1D Scholl等[17]對(duì)100例散發(fā)性PA患者進(jìn)行全外顯子測(cè)序發(fā)現(xiàn)了分別位于S5和S6結(jié)構(gòu)域Ⅰ和Ⅱ區(qū)段上的p.G403R和p.I770M種系突變。S5和S6結(jié)構(gòu)域?qū)νǖ赖目仔谓Y(jié)構(gòu)和門控很重要。電生理實(shí)驗(yàn)顯示突變使得通道提前開放（即在較低電位水平下）且持續(xù)激活，引起Ca2+內(nèi)流增加，導(dǎo)致醛固酮合成增加。隨后Azizan及其同事還報(bào)道了CACNA1D在PA患者中的體細(xì)胞突變[18]。CACNA1D突變主要見于男性患者，存在于3%～11%的PA患者中（表1）。

2.3.2 CACNA1H Scholl等[5]通過(guò)對(duì)40個(gè)無(wú)血緣關(guān)系的早發(fā)高血壓患者進(jìn)行外顯子組測(cè)序，發(fā)現(xiàn)了CACNA1H基因突變。有5例患者攜帶CACNA1H基因上的熱點(diǎn)突變p.M1549V。該團(tuán)隊(duì)對(duì)1632例10歲以后診斷為PA的患者進(jìn)行CACNA1H基因測(cè)序并未發(fā)現(xiàn)任何突變，表明該突變特異性與高血壓早期發(fā)病有關(guān)（表1）。當(dāng)突變體在HEK293T細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，細(xì)胞膜片鉗記錄顯示通道慢激活和延遲10倍失活。較慢的失活導(dǎo)致通道開放時(shí)間延長(zhǎng)，Ca2+內(nèi)流增加，引發(fā)醛固酮合成增多。目前尚不清楚CACNA1D和CACNA1H基因的種系突變是否代表一種新型家族性醛固酮增多癥，尤其是CACNA1H突變與高血壓早期發(fā)病密切相關(guān)。

2.4 犰狳-重復(fù)蛋白家族

2.4.1 CTNNB1基因（β-連環(huán)蛋白） CTNNB1基因位于染色體3p22.1上，由15個(gè)外顯子組成，主要編碼β-連環(huán)蛋白。β-連環(huán)蛋白信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)于腎上腺皮質(zhì)的發(fā)育是必不可少的，目前已有文獻(xiàn)報(bào)道PA患者中存在CTNNB1突變。值得注意的是，大多數(shù)CTNNB1突變見于女性患者。這些突變導(dǎo)致磷酸化位點(diǎn)缺失，阻斷了E3連接酶，TrCP1的泛素化和β-連環(huán)蛋白的進(jìn)一步蛋白酶體降解。β-連環(huán)蛋白表達(dá)在70%APA患者腎上腺細(xì)胞核或胞質(zhì)區(qū)中，可通過(guò)NURR1和NUR77（通過(guò)其結(jié)合配偶體，LEF/TCF）轉(zhuǎn)錄，參與調(diào)節(jié)醛固酮合成速率限制酶CYP11B2。

最近有研究在2名孕婦和1名絕經(jīng)后婦女中發(fā)現(xiàn)了CTNNB1三種不同突變，p.S33C，p.S45F和p.G34C，均位于磷酸化位點(diǎn)[19]。通過(guò)免疫組化發(fā)現(xiàn)其腺瘤組織中促黃體-絨毛膜促性腺激素受體和促性腺激素釋放激素受體表達(dá)增加。轉(zhuǎn)染突變體至H295R細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)，GATA4（胚胎發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子）表達(dá)增加，這表明CTNNB1突變可激活腎上腺皮質(zhì)中的前體細(xì)胞，但仍需進(jìn)一步的研究表明該基因突變與PA發(fā)病的關(guān)系。

2.4.2 ARMC5基因 Zilbermint等[20]通過(guò)分析APA患者的組織樣本發(fā)現(xiàn)，約39.3%（22/56）患者攜帶ARMC5基因12種不同的種系突變。ARMC5突變與KCNJ5突變互補(bǔ)，表明是一種驅(qū)動(dòng)基因而不是被動(dòng)基因。與不攜帶突變患者相比，突變細(xì)胞中ARMC5表達(dá)下調(diào)。在ARMC5基因功能缺失小鼠和斑馬魚中發(fā)現(xiàn)其腎上腺發(fā)育異常在，進(jìn)一步表明ARMC5基因類似于腫瘤抑制基因發(fā)揮功能[21-23]。另有體外研究表明ARMC5過(guò)表達(dá)可下調(diào)CYP11B2表達(dá)。最近，Mulatero和同事還發(fā)現(xiàn)高加索PA患者攜帶ARMC5突變[24]。他們發(fā)現(xiàn)了18個(gè)ARMC5突變體，但通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)這些突變不具有致病性，但仍需更多研究來(lái)進(jìn)一步闡明ARMC5在PA發(fā)病中的作用。

2.4.3 SLC26A2基因 Spyroglou等[25]通過(guò)對(duì)PA患者和對(duì)照組進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)研究，揭示PA發(fā)病與染色體5q32相關(guān)，該區(qū)域存在的相關(guān)基因是SLC26A2。有研究表明在散發(fā)型PA患者中SLC26A2基因表達(dá)下調(diào)，但目前并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)突變。 然而，在SLC26A2敲入小鼠中未觀察到腎上腺形態(tài)學(xué)改變或腎上腺腫瘤形成，但發(fā)現(xiàn)醛固酮合成增多。這項(xiàng)研究解釋了PA的發(fā)病存在表觀遺傳調(diào)控的可能性，這與散發(fā)型PA的發(fā)病和醛固酮合成增加有關(guān)。

3 總結(jié)與展望

近年來(lái)隨著對(duì)家族性和散發(fā)型原醛癥的深入研究，在KCNJ5等離子通道基因功能方面取得了較大的進(jìn)展；由于測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展[26]，ARMC5基因的發(fā)現(xiàn)也代表PA的發(fā)病除外既往持續(xù)研究的離子通道外，也可能與腎上腺增生相關(guān)的信號(hào)通路激活相關(guān)。但目前仍有許多問(wèn)題有待解決，如CACNA1H為代表的鈣離子通道突變是否為一種新型的家族性PA尚不清楚；ARMC5基因的突變是如何介導(dǎo)原醛癥發(fā)生的機(jī)制也有待進(jìn)一步研究。PA的分子機(jī)制研究具有重要意義，傳統(tǒng)的診斷方式復(fù)雜且標(biāo)準(zhǔn)不一，隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，明確疾病相關(guān)致病基因，通過(guò)新一代測(cè)序技術(shù)的運(yùn)用，可為原醛癥的診斷和治療提供新思路。